Los nanoplásticos producen inesperadamente especies oxidantes reactivas cuando se exponen a la luz
Los plásticos están omnipresentes en nuestra sociedad, se encuentran en envases y botellas y constituyen más del 18% de los residuos sólidos de los vertederos. Muchos de estos plásticos también llegan a los océanos, donde tardan hasta cientos de años en descomponerse en trozos que pueden dañar la fauna y el ecosistema acuático.
Los nanoplásticos facilitan la química redox en el medio ambiente bajo iluminación luminosa. Perlas de látex de poliestireno (PS-bare) sin modificación superficial, perlas de látex de poliestireno modificadas con carboxilato (PS-COOH), y perlas de látex de poliestireno modificadas con amina (PS-NH2) radicales superóxido (O2--), radicales peroxilo (ROO-).
Jun lab, McKelvey School of Engineering at Washington University in St. Louis
Un equipo de investigadores, dirigido por Young-Shin Jun, catedrático de Ingeniería Energética, Medioambiental y Química de la Escuela McKelvey de Ingeniería de la Universidad Washington de San Luis, analizó cómo descompone la luz el poliestireno, un plástico no biodegradable con el que se fabrican cacahuetes de embalaje, cajas de DVD y utensilios desechables. Además, descubrieron que las partículas nanoplásticas pueden desempeñar un papel activo en los sistemas medioambientales. En concreto, cuando se exponían a la luz, los nanoplásticos derivados del poliestireno facilitaban inesperadamente la oxidación de iones acuosos de manganeso y la formación de sólidos de óxido de manganeso que pueden afectar al destino y transporte de contaminantes orgánicos en sistemas acuáticos naturales y de ingeniería.
La investigación, publicada en ACS Nano el 27 de diciembre de 2022, mostró cómo la reacción fotoquímica de los nanoplásticos a través de la absorción de luz genera radicales peroxilo y superóxido en las superficies nanoplásticas, e inicia la oxidación del manganeso en sólidos de óxido de manganeso.
"A medida que se acumulan más residuos plásticos en el entorno natural, aumenta la preocupación por sus efectos adversos", explica Jun, que dirige el Laboratorio de Nanoquímica Ambiental. "Sin embargo, en la mayoría de los casos, nos han preocupado más las funciones de la presencia física de nanoplásticos que sus funciones activas como reactivos. Descubrimos que esas pequeñas partículas de plástico pueden interactuar más fácilmente con sustancias vecinas, como metales pesados y contaminantes orgánicos, y pueden ser más reactivas de lo que pensábamos".
Jun y su antigua alumna, Zhenwei Gao, que se doctoró en ingeniería medioambiental en la WashU en 2022 y ahora es becaria posdoctoral en la Universidad de Chicago, demostraron experimentalmente que los distintos grupos funcionales superficiales de los nanoplásticos de poliestireno afectaban a las tasas de oxidación del manganeso al influir en la generación de los radicales altamente reactivos peroxilo y superóxido. La producción de estas especies reactivas del oxígeno a partir de los nanoplásticos puede poner en peligro la vida marina y la salud humana y afecta potencialmente a la movilidad de los nanoplásticos en el medio ambiente a través de reacciones redox, lo que a su vez podría repercutir negativamente en su remediación medioambiental.
El equipo también estudió los efectos del tamaño de los nanoplásticos de poliestireno en la oxidación del manganeso, utilizando partículas de 30, 100 y 500 nanómetros. Las dos nanopartículas de mayor tamaño tardaron más en oxidar el manganeso que las partículas más pequeñas. Con el tiempo, los nanoplásticos se rodearán de fibras de óxido de manganeso recién formadas, lo que puede hacer que se agreguen con facilidad y modificar sus reactividades y transporte.
"El menor tamaño de las partículas de los nanoplásticos de poliestireno puede descomponer y liberar más fácilmente materia orgánica debido a su mayor superficie", afirma Jun. "Esta materia orgánica disuelta puede producir rápidamente especies reactivas de oxígeno a la luz y facilitar la oxidación del manganeso".
"Este trabajo experimental también proporciona información útil sobre la nucleación heterogénea y el crecimiento de sólidos de óxido de manganeso en tales sustratos orgánicos, lo que beneficia nuestra comprensión de las ocurrencias de óxido de manganeso en el medio ambiente y las síntesis de materiales de ingeniería", dijo Jun. "Estos sólidos de manganeso son excelentes secuestradores de especies redox activas y metales pesados, lo que afecta a los ciclos redox de elementos geoquímicos, la mineralización del carbono y los metabolismos biológicos en la naturaleza".
El equipo de Jun tiene previsto estudiar la descomposición de diversas fuentes de plástico comunes que pueden liberar nanoplásticos y especies oxidantes reactivas e investigar en el futuro sus funciones activas en la oxidación de iones de metales de transición y pesados.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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